(57)【要約】【課題】  輝度ばらつきや点灯タイミングのずれが発生せず、画像の均一性が良好なＰＤＰを提供する。【解決手段】  パネルは、互いに対向する前面基板１および背面基板８の２枚のガラス板で構成されている。前面基板１には、表示電極２と、誘電体層３と、保護層４とが形成されている。他方、背面基板８には、アドレス電極７と、誘電体層１０と、蛍光体層６とが形成されている。蛍光体層６は、隔壁９により仕切られている。誘電体層３と蛍光体層６との間には、放電空間５が形成されている。保護層４は、酸化マグネシウムを主体とする一方、酸化チタンを０.２〜１０ｗｔ％含む。酸化チタンは、アナターゼ結晶を主体とし、ルチル結晶およびブルカイト結晶の含有比率が２０ｗｔ％以下のものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示電極が配線されている前面基板と、アドレス電極が配線されている背面基板とを有し、
前面基板および背面基板の対向面の少なくとも一方に蛍光体層が設けられ、
前面基板および背面基板の対向面の少なくとも一方に誘電体層が設けられ、さらに前記誘電体層を保護する保護層が設けられ、
前面基板と背面基板との間に形成された微小な放電空間での放電により画像を表示するようになっているプラズマディスプレイパネルにおいて、
前記保護層が、酸化マグネシウムを主体とする一方、酸化チタンを０.２〜１０ｗｔ％含み、
前記酸化チタンが、アナターゼ結晶を主体とし、ルチル結晶およびブルカイト結晶の含有比率が２０ｗｔ％以下のものであることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高精度で安価な、軽量薄型の大型画面用カラー画像表示装置等の発光素子として用いられるプラズマディスプレイパネル（以下、「ＰＤＰ」という。）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像表示装置として多用されてきたＣＲＴは、容積および重量が大きく、高電圧が必要であるといった欠点がある。このため、近年のマルチメディアの浸透に伴い、情報のインターフェースとして、ＰＤＰや、発光ダイオード（ＬＥＤ）や、液晶表示素子（ＬＣＤ）など、大型画面であり、高画質であり、かつ軽量薄型で設置場所を選ばないなどといった特徴を有する平面画像表示装置が開発され、これらの利用範囲が拡大しつつある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１（ａ）、（ｂ）に、一般的な交流型ＰＤＰの一例を示す。この交流型ＰＤＰは、実質的に、前面基板１と、表示電極２と、誘電体層３と、保護層４と、蛍光体層６と、アドレス電極７と、背面基板８と、隔壁９と、誘電体層１０とで構成されている。かかる交流型ＰＤＰにおいては、一般に、表示電極２は、ガラス製の前面基板１上に形成され、誘電体層３および保護層４で覆われている。また、アドレス電極７および蛍光体層６は、ガラス製の背面基板８上に設けられている。
【０００４】
そして、前面基板１（保護層４）と背面基板８（蛍光体層６）との間に、放電ガスが封入された放電空間５が形成されている。放電空間５では、放電に伴って真空紫外線（主として、波長１４７ｎｍ）が発生し、蛍光体層６が励起発光されることによって表示が行われる。
【特許文献１】特開２００２−３６７５１８号公報（段落［００１５］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、かかる従来のＰＤＰでは、保護層や蛍光体層に吸着している不純物や、製造工程で吸着してパネル内に持ち込まれた不純物により、保護層の２次電子放出効率が低下し、輝度ばらつきや点灯タイミングのずれが発生し、画像均一性が損なわれるといった問題がある。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、保護層の２次電子放出効率を高位に維持・均一化し、輝度ばらつきや点灯タイミングのずれが発生せず、また画像の均一性が良好なＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意検討を行い、保護層に酸化チタンを加えることにより、酸化チタンの触媒特性により有機物などの汚染物質が分解され、汚染物質が蛍光体に吸着するのが抑制され、輝度のばらつきが小さくなるということを見出した。本発明者らは、この検討結果に基づき、輝度ばらつきや点灯タイミングのずれが少ない画像均一性に優れたＰＤＰを提供する。
【０００８】
本発明にかかるＰＤＰは、表示電極が配線されている前面基板と、アドレス電極が配線されている背面基板とを有する。前面基板および背面基板の対向面の少なくとも一方には蛍光体層が設けられている。また、前面基板および背面基板の対向面の少なくとも一方には誘電体層と、さらに前記誘電体層を保護する保護層が設けられている。そして、ＰＤＰは、前面基板と背面基板との間に形成された微小な放電空間での放電により画像を表示するようになっている。ここで、保護層は、酸化マグネシウムを主体とする一方、酸化チタンを０.２〜１０ｗｔ％含む。酸化チタンは、アナターゼ結晶を主体とし、ルチル結晶およびブルカイト結晶の含有比率が２０ｗｔ％以下のものである。
【０００９】
酸化チタンは、物理的、化学的に安定であり、下地の色を隠す隠蔽力や着色性が良く、紫外線遮蔽効果がある。このため、塗料やプラスチックなどの顔料、化粧品用紫外線遮蔽材、あるいは電子部品用誘電体原材料などとして幅広く使用され、また食品添加物としても認められている安価で安全な材料である。酸化チタンは、３.０ｅＶのバンドギャップを有しており、４１０ｎｍ以下の波長の光で励起される。励起された酸化チタンは、汚染物質に対して触媒として作用する。
【００１０】
酸化チタンには、アナターゼ（Anatase；鋭錐石）、ルチル（Rutile；金紅石）およびブルカイト（Brookite；板チタン石）の３種の結晶形態があり、とくにアナターゼ結晶が紫外光環境下における触媒効果が大きく、次いでルチル結晶が紫外光環境下における触媒効果が大きい。よって、保護層に用いる酸化チタンは、アナターゼ結晶を主体とする酸化チタンであるのが好ましく、ルチル結晶とブルカイト結晶の含有率は２０ｗｔ％以下であるのが好ましい。
【００１１】
酸化マグネシウムを主体とする保護層に、触媒効果を有する酸化チタンを含有させる場合、酸化チタンの含有率は０.２ｗｔ％以上であるのが好ましい。また、酸化マグネシウムの電子放出特性および壁電荷を蓄積する絶縁性を損なわないよう、酸化チタンの含有率は１０ｗｔ％以下であるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
かくして、本発明によれば、２次電子放出効率を高位に維持・均一化することにより、輝度ばらつきや点灯タイミングのずれが発生せず、また画像の均一性が良好なＰＤＰを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態にかかるＰＤＰおよびその製造方法を、図１（ａ）、（ｂ）に基づいて、詳細に説明する。
【００１４】
この実施の形態にかかるＰＤＰでは、表示電極２とアドレス電極７との間の放電により放電空間５で発生した紫外線が、パネルの内面に形成された蛍光体層６（蛍光体）を励起し、フォトルミネッセンスの原理により、蛍光体材料に特有の発光スペクトルをもつ可視光が放射される。それぞれの表示セルにおいては、隔壁９により放電空間５が分離されている。隔壁９は、アルミナ含有ガラスからなり、高さおよび隣の隔壁とのピッチを約０.１５ｍｍとして、可視光反射層の表面上に突設されている。このような構成をもつＰＤＰのサイズは、１０６.６８ｃｍ（４２インチ）のハイビジョンテレビ用のディスプレイに設定されている。画素数は１９２０×１１２５であり、セルピッチは０.１５ｍｍ×０.４８ｍｍであり、単位セル面積は０.０７２ｍｍ２である。
【００１５】
この実施の形態にかかるＰＤＰは、以下に示す製造方法により作製される。また、それぞれ表示セルには赤色、緑色、青色発光の蛍光体が形成されている。フルカラー表示は、それぞれの表示セルの赤色、緑色、青色発光の蛍光体の発光強度を変化させることにより行われる。一般に、交流駆動型のＰＤＰは、保護層ないしは誘電体層の上に蓄積する荷電粒子の制御によりＯＮとＯＦＦの状態をとるメモリー機能を有する。
【００１６】
この実施の形態では、前面基板１および背面基板８には、対角１０６.６８ｃｍ（４２インチ）のソーダライムガラスが用いられている。ＰＤＰ用の基板としては対角１０１.６ｃｍ（４０インチ）を超える大きなサイズの板ガラスが必要である。このような大きさの板ガラスを製造する方法はいくつかあるが、平坦度や平行度の面で優れたフロート法で製造するのが好ましい。ＰＤＰの製造工程では、繰り返し熱処理工程を経なければならない。したがって、ＰＤＰ用の基板としては、熱変形する温度が高い材料であるのが望ましく、誘電体層３の焼成温度以上であればよい。さらに、電気絶縁性を考慮した材料であればよく、ソーダライムガラスや低ソーダガラス、鉛アルカリケイ酸ガラス、ホウケイ酸塩ガラス等の透明ガラス基板を用いてもよい。
【００１７】
交流型のＰＤＰの表示電極においては、面放電を実現させるため、広い範囲に電極を配置した構造が必要である。また、発光した蛍光体可視光を前面基板１を通過させるため、透明電極材料であるのが望ましい。したがって、表示電極２は、可視光の透過率が高く、信号の高速伝達が可能なように、抵抗値が低く、パターンニング性が良く、周辺材料との耐久性等のマッチングが良好であり、大面積にわたって均一な膜質である材料を用いればよい。
【００１８】
表示電極２は、ターゲット比９（Ｉｎ２Ｏ３）：１（ＳｎＯ２）にてアルゴン雰囲気中で０.２６６Ｐａ（２×１０−３Ｔｏｒｒ）の条件下で、マグネトロンスパッタリングにより形成された、５５０ｎｍの透過率９０％、抵抗２×１０−４Ωｃｍ、のインジウムスズ酸化物薄膜である。マグネトロンスパッタは、酸素を少量混合してもよい。また、他の表示電極２の材料として、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、ＣｄＳｎＯなどを用いてもよいが、これらに限定されない。表示電極２の製法としては、印刷法、塗布法、熱ＣＶＤ等のＣＶＤ法、真空蒸着法等のＰＶＤ法を用いればよい。成膜後は、フォトエッチング法によってパターンニングしてもよい。また、表示電極の抵抗値を小さくするため、前述の透明な電極の上に、ＡｇやＡｌやＭｇＡｇやＣｒ／Ｃｕ／Ｃｒ等からなる補助電極を形成してもよい。
【００１９】
交流駆動のＰＤＰにおける誘電体層３の特性としては、耐電圧、透過率、静電容量、面粗度、保護層とのマッチングが良好であることが要求される。誘電体層３としては、酸化鉛−酸化ホウ素−酸化ケイ素系、酸化鉛−酸化ホウ素−酸化ケイ素−酸化亜鉛系、および酸化鉛−酸化ホウ素−酸化ケイ素−酸化アルミ系の低融点ガラスを主成分とするガラスペーストをスクリーン印刷法やダイコート法、ロールコート法等、公知の塗布方法により成膜した後、乾燥、焼成して形成される。この実施の形態では、７５ｗｔ％の酸化鉛・１５ｗｔ％の酸化ホウ素・１０ｗｔ％の酸化ケイ素からなる誘電体ペーストを用い、スクリーン印刷法により成膜した後、５８０℃で焼成した。膜厚は２０μｍとした。
【００２０】
保護層４は、誘電体層３をプラズマによるイオン衝撃から保護するためのものであり、高い２次電子放出効率によって放電開始電圧を低電圧化できることから、酸化マグネシウムが広く用いられている。その成膜方法としては、電子ビーム蒸着法やＣＶＤ法、スパッタリング法等が用いられる。また、ペースト化してスクリーン印刷法により成膜した後、焼成してもよい。ピンホールを少なくするため、原子層エピタキシ法（ＡＬＥ法）による成膜をしてもよい。吸着物を除去するため、成膜前または／かつ後で酸化マグネシウムを加温してもよい。この実施の形態では、まず、酸化マグネシウムの粉末に１０ｗｔ％のマグネシウムジエトキシド、またはオクチル酸（２−エチルヘキサン酸）マグネシウム溶液を加えてペーストを作製した。これに任意の酸化チタン等を混合したものを、スクリーン印刷法により成膜した後、５００〜６００℃で焼成した。膜厚は、０．５μｍとした。
【００２１】
隔壁９成形用組成物としては、焼成後にガラス質となり、気密性を保持できるガラス材料であればどのようなものでもよい。例えば、低融点ガラス粉末と酸化物セラミック粉末の混合物等を無機成分として使用することができ、該無機成分とバインダ、溶剤、各種添加物等の有機物との混合物を適宜、隔壁の成形条件に応じて調製して使用することができる。
【００２２】
そして、最終的に隔壁成形用組成物の被覆層が塑性変形性を有するようになればよい。例えば、塑性変形性を有する隔壁成形用組成物で被覆層を形成するか、あるいは隔壁成形用組成物の被覆層を形成した後、該被覆層に塑性変形性を付与させることも可能である。隔壁の間隔は、色を調整するために、赤色、緑色、青色、のそれぞれの部分において変化させてもよい。この実施の形態では、ホワイトバランスを調整するため、赤色部分を０.１５３ｍｍとし、緑色部分を０.１３３ｍｍとし、青色部分を０.１６ｍｍとしている。
【００２３】
なお、塑性変形性を有する前記隔壁成形用組成物に好適な有機物として、バインダには、例えば、アクリル系、ブチラール系等の熱可塑性バインダあるいは紫外線硬化性樹脂や光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂等の反応硬化性樹脂を用いることができる。
【００２４】
背面基板８の一方の主面上に、アドレス電極７用の銀ペーストを０.１５ｍｍピッチでストライプ状にスクリーン印刷し、その後焼成してアドレス電極７を形成した。誘電体層１０は、誘電体層４と比べると、輝度を向上させるため、白色化して反射層の役割を持たせる点以外は、実質的に同一であるため、同種の低融点ガラスおよび同種の製膜方法を用いることができる。この実施の形態では、７５ｗｔ％の酸化鉛・１５ｗｔ％の酸化ホウ素・１０ｗｔ％の酸化ケイ素からなる誘電体ペーストに若干の酸化チタン粒子を混合し、これを背面基板８の主面上に上記アドレス電極７を覆うようにしてスクリーン印刷法により成膜した後、５８０℃で焼成した。膜厚は２０μｍとした。続いて、アルミナを含有するガラスペーストを、０.１５ｍｍピッチでストライブ状にスクリーン印刷し、これを数回積層行った後に焼成し、高さ０.１５ｍｍの隔壁９を形成した。アドレス電極７は、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ等の導体金属、あるいはこれらの合金、または前記導体金属やその合金に少量のガラスを混合した導電性ペーストを用いて形成することができ、製法はエッチング法を用いてもよい。
【００２５】
蛍光体は、各々の放電表示セル内にマスクパターンを介して塗布し、焼き付ける。この後、背面板と正面板とを封着し、ＸｅやＨｅ−Ｘｅ、Ｎｅ−Ｘｅ等を主成分とする放電ガスを１３３０〜７９８００Ｐａ（１０〜６００Ｔｏｒｒ）気密封入してＰＤＰが完成する。この実施の形態では、蛍光体層６は、赤色はＹＢＯ３：Ｅｕ、緑色はＢａＡｌ１２Ｏ１９：Ｍｎ、青色はＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ、をそれぞれ用い、厚みは５〜５０μｍとした。蛍光体はホワイトバランスを調整するため、厚みを調整すればよい。
【００２６】
各部材を前面基板１と背面基板８とに形成した後、両者の部材が所定の位置にくるように両基板１、８を合わせ、周辺に封着用のガラスペーストを塗布して封着した。この後、放電空間内の空気を排気し、ネオン８％のキセノン混合ガスを６２５００Ｐａ（約４７０Ｔｏｒｒ）の圧力で封入し、電極の表面の一様化のため、エージングを行った。封入するガスはネオン、キセノン、アルゴン、ヘリウム等のガスやこれらガスの混合ガスを用いることができる。ただし、蛍光体を励起するための紫外線にキセノンの共鳴線である１４７ｎｍを利用するには、キセノンまたはキセノン混合ガスを用いるのが好ましい。
【００２７】
以上のように作製したＰＤＰを用いて交流電圧にて発光させ、画面を上段、中段、下段部に分け、更に右、中央、左部の計９ヶ所の各々３×４ｃｍのエリア部分の輝度を測定し、そのばらつきを評価した。印加電圧は約２００Ｖであるが、高電圧化は不灯点セルの発生等を引き起こすため２００Ｖ以下であるのが好ましい。
【００２８】
輝度のばらつきは、輝度に対して１０％を超えると目視で認識できるので、例えば輝度が３００ｃｄ／ｍ２であるならば、ばらつきは±１５ｃｄ／ｍ２を超えてはならない。
【実施例１】
【００２９】
実施例１では、保護層中にアナターゼ結晶の酸化チタンを１０ｗｔ％混合した。放電開始電圧は１７０Ｖであり、輝度は２５０±５ｃｄ／ｍ２であり、そのばらつきは、輝度に対して１０％以下であった。
【実施例２】
【００３０】
実施例２では、保護層中にアナターゼ結晶の酸化チタンを０.２ｗｔ％混合した。放電開始電圧は１５０Ｖであり、輝度は４３０±２０ｃｄ／ｍ２であり、そのばらつきは、輝度に対して１０％以下であった。
【実施例３】
【００３１】
実施例３では、保護層中に酸化チタンを１０ｗｔ％混合した。前記酸化チタンはアナターゼ結晶の酸化チタンを８０ｗｔ％、ルチル結晶の酸化チタンを２０ｗｔ％混合した。放電開始電圧は１７０Ｖであり、輝度は２５０±８ｃｄ／ｍ２であり、そのばらつきは、輝度に対して１０％以下であった。
【実施例４】
【００３２】
実施例４では、保護層中に酸化チタンを１０ｗｔ％混合した。前記酸化チタンはアナターゼ結晶の酸化チタンを８０ｗｔ％、ブルカイト結晶の酸化チタンを２０ｗｔ％混合した。放電開始電圧は１７０Ｖであり、輝度は２５０±１０ｃｄ／ｍ２であり、そのばらつきは、輝度に対して１０％以下であった。
【００３３】
（比較例１）
比較例１では、保護層中に酸化チタンを混合しなかった。放電開始電圧は１５０Ｖであり、輝度は５００±３５ｃｄ／ｍ２であり、そのばらつきは輝度に対して１０％以上であった。
【００３４】
（比較例２）
比較例２では、保護層中にアナターゼ結晶の酸化チタンを１１ｗｔ％混合した。放電開始電圧は１７０Ｖであり、輝度は２３０±５ｃｄ／ｍ２であり、そのばらつきは、輝度に対して１０％以下であった。
【００３５】
（比較例３）
比較例３では、保護層中にアナターゼ結晶の酸化チタンを０.１ｗｔ％混合した。放電開始電圧は１５０Ｖであり、輝度は５００±３０ｃｄ／ｍ２であり、そのばらつきは、輝度に対して１０％以上であった。
【００３６】
（比較例４）
比較例４では、保護層中に酸化チタンを１０ｗｔ％混合した。前記酸化チタンはアナターゼ結晶の酸化チタンを７５ｗｔ％、ルチル結晶の酸化チタンを２５ｗｔ％混合した。放電開始電圧は１８０Ｖであり、輝度は２４０±８ｃｄ／ｍ２であり、そのばらつきは、輝度に対して１０％以下であった。
【００３７】
（比較例５）
比較例５では、保護層中に酸化チタンを１０ｗｔ％混合した。前記酸化チタンはアナターゼ結晶の酸化チタンを７５ｗｔ％、ブルカイト結晶の酸化チタンを２５ｗｔ％混合した。放電開始電圧は１８０Ｖであり、輝度は２４０±２２ｃｄ／ｍ２であり、そのばらつきは、輝度に対して１０％以下であった。
【００３８】
実施例１〜４では、いずれも２００Ｖ以下の交流電圧にて発光し、２５０ｃｄ／ｍ２以上の輝度が得られ、輝度のばらつきも１０％以下であった。比較例４では、２００Ｖでは発光しなかった。比較例１、３、５では、輝度のばらつきが１０％を超えて大きくなった。また、比較例２では、輝度が２５０ｃｄ／ｍ２未満に低下した。
【００３９】
保護層として、酸化マグネシウムに酸化チタンを混合すると、触媒効果により輝度ばらつきが小さくなる。しかし、１０ｗｔ％を超えて混合すると、酸化マグネシウムの２次電子放出効率および壁電荷を蓄積する絶縁性が低下するため、輝度が半分以下に低下してしまう。酸化チタンは、アナターゼ結晶では光触媒効果により輝度ばらつきを小さくする効果があるが、ルチル結晶ではかかる効果が殆ど無く、ブルカイト結晶では逆効果があると思われる。したがって、酸化チタンはアナターゼ結晶を主体とし、ブルカイト結晶はなるべく使用しないのが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上のように、本発明にかかるプラズマディスプレイパネルは、輝度ばらつきや点灯タイミングのずれが発生せず、また画像の均一性が良好な大型ディスプレイパネルとして有用であり、とくに大型テレビジョン等の表示画面として用いるのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】（ａ）は表示電極の伸びる方向と垂直な面で切断した本発明にかかるＰＤＰの断面図であり、（ｂ）はアドレス電極の伸びる方向と垂直な面で切断した本発明にかかるＰＤＰの断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  前面基板、  ２  表示電極、  ３  誘電体層、  ４  保護層、  ５  放電空間、  ６  蛍光体層、  ７  アドレス電極、  ８  背面基板、  ９  隔壁、  １０  誘電体層。
【図１】
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